本文始發於個人公眾號：TechFlow，原創不易，求個關注

今天是算法和數據結構專題第25篇文章，我們繼續博弈論專題。

在上一篇文章當中我們了解了最簡單的巴什博奕，今天我們來看看另一個經典的博弈模型——威佐夫博弈。博弈論和機器學習有些類似，數學家們針對場景進行建模，設計出了幾個經典模型。然後我們在面臨具體問題的時候，對問題進行深入分析，尋找最合適的模型應用來解決它。

石子問題

我們來看一道經典的例題，有兩堆石子，有兩個絕頂聰明的人在玩一個遊戲。每次每個人可以從其中一堆石子當中取走任意數量的石子，或者是從兩堆當中同時取走相同數量的石子。無法取石子的人落敗，請問，在告知兩堆石子數量的情況下，這兩個人當中哪一方會獲勝？

我們簡單分析一下，會發現一些局面是先手必敗的。比如說(0, 0)，再比如(1, 2)。我們簡單分析一下(1, 2)，先手有4種策略，首先他可以取走第一堆，那麼後手可以取完第二堆，顯然後手獲勝。他也可以在第二堆當中取1個，這時剩下(1, 1)，後手會同時取完，同樣是後手獲勝。第三種是他取走第二堆，後手可以取完第一堆，後手獲勝。第四種是他在第一堆和第二堆當中同時取走一個，這時第二堆剩下一個，後手勝。

那麼，這些必敗的狀態之間有什麼規律呢？我們怎麼找到這個規律，並且找到解呢？

分析

我們可以枚舉幾個必敗的狀態：(0, 0), (1, 2), (3, 5), (4, 7)…

我們觀察一下這些狀態，可以找到兩條規律。我們假設從小到大排的第k個必敗狀態是(x, y)，並且x < y。我們可以發現y = x + k。也就是說必敗狀態兩個數的差值是遞增的，這也說明了每一個必敗狀態的差值都各不相同。

其實這是很容易證明的，我們用反證法，假設(a, a+k), (b, b+k)都是必敗狀態，並且a < b。那麼先手在面臨(b, b+k)的時候，只需要在兩堆當中同時取走b-a個石子，那麼給後手的局面就是(a, a+k)。對於後手來說，這是一個必敗的局面，這就和(b, b+k)先手必敗矛盾，所以不存在兩個必敗局面的差值相等。

我們也可以作圖分析，我們把兩堆石子的數量看成是坐標軸上的一個點。所以遊戲就變成了：棋盤上有一個點，每次每個人可以將它向下、向左或者向左下移動若干個格子，不能移動的人輸。終止節點顯然是原點，一步就能移動到原點的點顯然是必勝點，假設我們給這些所有必勝點都染色的話，剩下的的沒當中橫縱坐標和最小的點就是下一個必敗點。因為它不論如何移動，都會給對手留下一個必勝點。

我們根據上面的邏輯把必敗點都染色，可以得到下面這張圖：

從這張圖可以看出，必敗點之間不能通過一次移動得到，換句話說可以一次移動到必敗點的點都是必勝點，從圖上可以看出，除了必敗點的之外的點都是必勝點，並且每一個自然數都必然只會被包含在一個必敗狀態當中。

到這裏，我們距離解法已經很接近了，現在剩下的問題是，我們如何根據x和y的取值快速判斷它們是否構成一個必敗局面呢？也就是說我們能不能找出一個通項公式，對於第k個必敗局面，它的坐標是(\(x_k, y_k\))呢？

求解

為了寫出通項公式，我們需要引入Betty定理。

設a和b是兩個正無理數，並且\(\frac{1}{a} + \frac{1}{b} = 1\)

記P={[\(a_n\)], \(n \in N^+\)}, Q={[\(b_n\)], \(n \in N^+\)}，則\(P \cap Q = \varnothing\)，\(P\cup Q = N^+\)

證明

\(P\cap Q = \varnothing\)

反證，我們假設存在\(k \in P\)並且\(k \in Q\)，即存在正整數n， m滿足 k < an, bm < k+1。

也就是：\(\frac{n}{k} > \frac{1}{a} > \frac{n}{k+1}, \frac{m}{k} > \frac{1}{b} > \frac{m}{k+1}\)兩個式子相加可以得到：\(\frac{m+n}{k} > 1 > \frac{m+n}{k}\)

即\(k < n+m < k+ 1\)，這與n，m，k都是正整數矛盾

\(P \cup Q = N^+\)

反證，假設存在\(k \notin P\)且\(k \notin Q\)，即存在正整數n，m滿足\(an < k < a(n+1)-1, bm < k < b(m+1)-1\)

即：\(\frac{n}{k} < \frac{1}{a} < \frac{n+1}{k+1}, \frac{m}{k} < \frac{1}{b} < \frac{m+1}{k+1}\)

相加，可以得到：\(\frac{m+n}{k} < 1 < \frac{n+m+2}{k+1}\)

即：n + m < k < n + m + 1，這與n，m，k均為正整數矛盾

我們花了這麼大力氣來證明Betty定理就是為了用的，因為我們發現必敗狀態的通項和Betty定理序列很像。我們不妨假設存在這樣的a, b同時滿足Betty定理與必敗狀態的性質：

\[[an] + n = [bn], \frac{1}{a} + \frac{1}{b} = 1 \]

\[[an] + n = [an + n] = [(a+1)n] = [bn] \]

代入可以得到：

\[\frac{1}{a} + \frac{1}{a+1} = 1 \]

解這個方程，可以得到\(a = \frac{1 + \sqrt{5}}{2}\approx 1.618\)，熟悉數學的同學相信一下就看出來了，這個數是黃金分割的比例，這是巧合嗎，還是藏着更深的道理呢？

至少，求出了a之後，我們就可以非常簡單地判斷必敗狀態了：

import math
def lose_or_win(a, b):
    if a > b:
        a, b = b, a
    
    k = b - a
    # 根據差值k求出第k個必敗狀態，判斷是否相等
    return not (int(k * (math.sqrt(5)+1) / 2)) == a

總結

和之前介紹的巴什博奕相比，威佐夫博弈的推導過程要複雜得多，但是雖然推導過程依然複雜，但是仍然擋不住最後實現的代碼非常簡單。

另外，在推導的過程當中，我們用到了Betty定理，這個定理的推導和證明雖然不難，但是如果不是數學專業的同學，可能大概率都沒有接觸過。這其實體現了博弈論本身和數學的關係是非常緊密的。一個看起來非常簡單的問題，引申出了一系列眼花繚亂的推導和證明，怎麼樣，大家看得還過癮嗎？

今天的文章到這裏就結束了，如果喜歡本文，可以的話，請點個關注，給我一點鼓勵，也方便獲取更多文章。

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Gogoro 5月25日在台發表第二代車款「Gogoro 2」，主打更低廉的售價，加大的車身，同時也承諾將採用更多機車行業的公規零件。

此次Gogoro 2 共有兩個版本，包括入門的Gogoro 2，以及具有更多智慧功能的Gogoro 2 Plus。入門款訂價為73,800 元，Plus 版則為79,800 元，但符合先前的傳聞，如果經由各縣市電動車補助，以及汰換二行程新購補助，將能以5 萬有找的售價入手，比如補助最大的桃園，就可以用台幣38,800 元購入。

▲Gogoro 2 原廠提供超過50 種不同配件。（Source：科技新報攝）

Gogoro 2 也預計會搭載新的智慧系統iQ 4.0，最大特色是讓手機能讀取更多機車的動力資訊、能耗狀況，同時也支援以手機密碼或指紋「解鎖」機車。加大一些、更貼近目前主流125 車型的雙載座位可能也是賣點。由於車身加大，即使扣除電池部份，車廂也擺得下兩頂3/4 帽。

▲（Source：科技新報攝）

採用更多機車工業的主流零件也是Gogoro 2 的特色，增加了車主自行改裝、或是修繕的空間。儘管代價之一是先前以一體成型合金車沖出來的車身不再，外型也變得比較貼近一般國產油車，但一方面除了能減輕車主的保固成本，Gogoro 也得以公布新的「Go Partner 計劃」，內容類似現行的機車行營銷模式，讓第三方小廠能加入維修保固、甚至銷售機車的服務。

至於性能方面的改進，則包括續航提高10 公里。機車的儀表板也有重新設計。配色則包括黑、白、紅、橘、黃、藍。

Gogoro 2 將從即日起開始預購，至6/30 為止，交車日期則將從7 月開始。如果是學生，則會有分期優惠。

（合作媒體：。圖片出處：TechNews；首圖來源：Gogoro）

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摘錄自2019年10月21日自由時報報導

巴西日前發生大規模漏油事件後，對當地北部約2100公里、橫跨數州的海岸線造成嚴重破壞，雖已進入調查，但至今漏油原因尚未查明，而當地政府因未積極採取行動，遭當地環保團體抨擊；所幸，已有成千上萬的志工在受污染區域「挖黑泥」，將遍布海灘的「油污」慢慢除去，而這些志工僅在伯南布哥州（Pernambuco）就已經清出30噸油污。

油污從9月2日開始出現，而這些污染物質經檢驗，已證實為石油原油。海洋學家阿勞霍（Maria Christina Araujo）指出，「此次漏油對受污染區域當地生物的破壞可能將無法彌補，需要數年才能逐漸恢復當地生態系統。」而巴西環境與可再生資源研究所（Ibama）也證實，有15隻海龜和2隻鳥被油污殺死，且有照片佐證這些生物遭黑色油污覆蓋致死，而巴西享譽世界的的珊瑚礁也受到油污的破壞。

照片來源：Kleber from Burgos / WWF-Brasil

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一 REPLICATION CONTROLLERS

1.1 RC概述

RC確保pod指定數量的副本一直運行。如果pod被殺死或被管理員顯式刪除，複製控制器將自動部署相應的pod。類似地，如果運行的pod數量超過所需的數量，它會根據需要刪除pod，以匹配指定的副本計數。
RC的定義主要包括:

• 所需的副本數量
• 用於創建複製pod的pod定義
• 用於標識後續管理操作的selector

selector是一組label，RC管理的所有pod都必須匹配這些標籤。RC實例化的pod定義中必須包含相同的標籤集。RC使用這個selector來確定已經運行了多少pod實例，以便根據需要進行調整。
提示：不執行自動縮放，因為它不跟蹤負載或流量。
儘管Kubernetes通常直接管理RC，但OpenShift推薦的方法是管理根據需要創建或更改RC的DC。

1.2 從DC創建RC

在OpenShift中創建應用程序的最常見方法是使用oc new-app命令或web控制台。以這種方式創建的應用程序使用DeploymentConfig資源在運行時創建RC來創建應用程序pod。DeploymentConfig資源定義定義了要創建的pod的副本的數量，以及要創建的pod的模板。
注意：不要將DeploymentConfig或ReplicationController資源中的template屬性誤認為OpenShift模板資源類型，OpenShift模板資源用於基於一些常用的語言運行時和框架構建應用程序。

1.3 pod副本數控制

DeploymentConfig或ReplicationController資源中的副本數量可以使用oc scale命令動態更改。
$ oc get dc
NAME REVISION DESIRED CURRENT TRIGGERED BY
myapp 1 3 3 config,image(scaling:latest)
$ oc scale –replicas=5 dc myapp
DeploymentConfig資源將更改信息傳遞至ReplicationController，該控制器通過創建新的pod(副本)或刪除現有的pod來響應更改。
雖然可以直接操作ReplicationController資源，但推薦的做法是操作DeploymentConfig資源。在觸發部署時，直接對ReplicationController資源所做的更改可能會丟失，例如，使用容器image的新版本重新創建pod。

1.4 自動伸縮pod

OpenShift可以通過HorizontalPodAutoscaler資源類型根據應用程序pod上的當前負載自動調整部署配置。
HorizontalPodAutoscaler (HPA)資源使用OpenShift metrics子系統收集的性能指標，即如果沒有度量子系統（模塊），更確切地說是Heapster組件，自動縮放是不可能的。
創建HorizontalPodAutoscaler資源的推薦方法是使用oc autoscale命令，例如:
$ oc autoscale dc/myapp –min 1 –max 10 –cpu-percent=80
該命令創建一個HorizontalPodAutoscaler資源，該資源更改myapp部署配置上的副本數量，以將其pod的CPU使用量控制在請求的總CPU使用量的80%以下。
oc autoscale命令使用DC的名稱作為參數(在前面的示例中是myapp)創建一個HorizontalPodAutoscaler資源。
HorizontalPodAutoscaler資源的最大值和最小值用於容納突發負載，並避免重載OpenShift集群。如果應用程序上的負載變化太快，建議保留一些備用的pod來處理突然出現的用戶請求。相反，過多的pod會耗盡所有集群容量，並影響共享相同OpenShift集群的其他應用程序。
要獲取當前項目中關於HorizontalPodAutoscaler資源的信息，可使用oc get和oc describe命令。例如
$ oc get hpa/frontend
$ oc describe hpa/frontend
注意：HorizontalPodAutoscaler資源只適用於為引用性能指標定義資源請求的pod。
oc new-app命令創建的大多數pod沒有定義任何資源請求。因此，使用OpenShift autoscaler可能需要為應用程序創建定製的YAML或JSON資源文件，或者向項目添加資源範圍資源。

二 擴展程序實驗

2.1 前置準備

準備完整的OpenShift集群，參考《003.OpenShift網絡》2.1。

2.2 創建應用

  1 [student@workstation ~]$ oc login -u developer -p redhat https://master.lab.example.com
  2 [student@workstation ~]$ oc new-project scaling
  3 [student@workstation ~]$ oc new-app -o yaml -i php:7.0 \
  4 http://registry.lab.example.com/scaling > ~/scaling.yml		#將部署的yaml導出至本地
  5 [student@workstation ~]$ vi ~/scaling.yml
  6 ……
  7   spec:
  8     replicas: 3
  9     selector:
 10       app: scaling
 11       deploymentconfig: scaling				#修改副本數
 12 ……
 13 [student@workstation ~]$ oc create -f ~/scaling.yml	#以修改副本數后的yaml部署應用

 

2.3 監視部署

  1 [student@workstation ~]$ watch -n 3 oc get builds
  2 Every 3.0s: oc get builds                                                                Mon Jul 22 11:12:02 2019
  3 
  4 NAME        TYPE      FROM          STATUS     STARTED              DURATION
  5 scaling-1   Source    Git@0bdae71   Complete   About a minute ago   1m0s
  6 [student@workstation ~]$ oc get pods
  7 NAME              READY     STATUS      RESTARTS   AGE
  8 scaling-1-build   0/1       Completed   0          2m
  9 scaling-1-ft249   1/1       Running     0          1m
 10 scaling-1-gjvkp   1/1       Running     0          1m
 11 scaling-1-mtrxr   1/1       Running     0          1m

 

2.4 暴露服務

  1 [student@workstation ~]$ oc expose service scaling \
  2 --hostname=scaling.apps.lab.example.com

 

2.5 web查看相關信息

瀏覽器訪問https://master.lab.example.com，使用developer用戶和redhat密碼登陸。選擇scaling項目。
 

2.6 測試負載均衡

  1 [student@workstation ~]$ for i in {1..5};do curl -s \http://scaling.apps.lab.example.com | grep IP;done	#多次請求
  2  <br/> Server IP: 10.128.0.17
  3  <br/> Server IP: 10.129.0.35
  4  <br/> Server IP: 10.129.0.36
  5  <br/> Server IP: 10.128.0.17
  6  <br/> Server IP: 10.129.0.35

 
提示：瀏覽器可能無法嚴格檢查均衡性，因為OpenShift route存在會話關聯性(也稱為粘性會話)。即來自同一個web瀏覽器的所有請求都將轉到同一個pod。

2.7 擴容應用

  1 [student@workstation ~]$ oc describe dc scaling | grep Replicas
  2 Replicas:       3
  3         Replicas:       3 current / 3 desired
  4 [student@workstation ~]$ oc scale --replicas=5 dc scaling

 

  1 [student@workstation ~]$ oc get pods -o wide

2.8 測試負載均衡

  1 [student@workstation ~]$ for i in {1..5};do curl -s \http://scaling.apps.lab.example.com | grep IP;done	#多次請求
  2  <br/> Server IP: 10.128.0.17
  3  <br/> Server IP: 10.128.0.18
  4  <br/> Server IP: 10.129.0.35
  5  <br/> Server IP: 10.129.0.36
  6  <br/> Server IP: 10.129.0.37

 

三 pod調度控制

3.1 pod調度算法

pod調度程序確定新pod在OpenShift集群中的節點上的位置。該調度算法被設計為可高度配置和適應不同集群。OCP 3.9附帶的默認配置通過使用node label、affinity rules，anti-affinity rules中的定義來支持zone和regions的調用。
在OCP以前的版本中，安裝程序master節點標記為污點標記，表示不允許在master上部署pod。在新版的OCP 3.9中，在安裝和升級過程中，master會自動標記為可調度的。使得可以通過deploy調度pod至maste節點。而不僅僅是作為master的組件運行。
默認節點selector是在安裝和升級期間默認設置的。它被設置為node-role.kubernetes.io/compute=true，除非使用osm_default_node_selector的Ansible變量覆蓋它。
在安裝和升級期間，不管osm_default_node_selector配置如何，都會對庫存文件中定義的主機執行以下自動標記。
compute節點配置non-master、non-dedicated的角色(默認情況下，具有region=infra標籤的節點)，節點使用node-role.kubernetes.io/compute=true標記。
master節點被標記為node-role.kubernetes.io/master=true，從而分配master節點角色。

3.2 調度算法步驟

• 過濾節點

調度程序根據節點資源(如主機端口)的可用性篩選正在運行的節點列表，然後進一步根據節點selector和來自pod的資源請求篩選。最終的縮小是可運行pod的候選node列表。
pod可以定義與集群節點中的標籤匹配的節點選擇器，標籤不匹配的節點視為不合格。
pod還可以為計算資源(如CPU、內存和存儲)定義資源請求，沒有足夠的空閑計算機資源的節點視為不合格。

• 對過濾后的節點列表進行優先級排序

候選節點列表使用多個優先級標準進行評估，這些標準加起來就是權重，權重值較高的節點更適合運行pod。
其中有affinity（親和規則）和anti-affinity（反親和規則），pod親和力較高的節點得分較高，而anti-affinity較高的節點權重低。
affinity的一個常見用法是：出於性能原因，將相關的pod安排得彼此親和。例如，需要保持彼此同步的pod使用相同的網絡棧。
anti-affinity的一個常見用法是：為了獲得高可用性，將相關的pod安排的盡量分散。例如，避免將所有pod從同一個應用程序調度到同一個節點。

• 選擇最合適的節點。

根據權重對候選列表進行排序，並選擇權重最高的節點來承載pod。如果多個節點得分相同，則隨機選擇一個節點。
調度程序配置文件位於/etc/original/master/scheduler.json，其定義了一組predicates，用作過濾器或優先級函數。通過這種方式，可以將調度程序配置為支持不同的集群。

3.3 調度拓撲

對於大型數據中心，例如雲提供商，一個常見的拓撲結構是將主機組織成regions和zones：
region：是一個地理區域內的一組主機，這保證了它們之間的內網高速連接；
zone：也稱為可用區，是一組主機，它們可能一起失敗，因為它們共享公共的關鍵基礎設施組件，比如網絡、存儲或電源。
OpenShift pod調度器可支持根據region和zone標籤在集群內調度，如：

• 從相同的RC創建的或從相同的DC創建的pod副本調度至具有相同region標籤值的節點中運行。
• 副本Pod調位至具有不同zone標籤的節點中運行。

實例圖如下：

要實現上圖中的樣例拓撲，可以使用集群管理員通過以下命令oc label：

  1 $ oc label node1 region=ZheJiang zone=Cloud1A --overwrite
  2 $ oc label node node2 region=ZheJiang zone=Cloud1A --overwrite
  3 $ oc label node node3 region=ZheJiang zone=Cloud2A --overwrite
  4 $ oc label node node4 region=ZheJiang zone=Cloud2A --overwrite
  5 $ oc label node node5 region=HuNan zone=Cloud1B --overwrite
  6 $ oc label node node6 region=HuNan zone=Cloud1B --overwrite
  7 $ oc label node node7 region=HuNan zone=Cloud2B --overwrite
  8 $ oc label node node8 region=HuNan zone=Cloud2B --overwrite

 
提示：每個節點必須由其完全限定名(FQDN)標識，為了簡潔，如上命令使用了簡短的名稱。
對區域標籤的更改需要–overwrite選項，因為OCP 3.9高級安裝方法默認情況下使用region=infra標籤配置節點。
示例：要檢查分配給節點的標籤，可以使用oc get node命令和–show-labels選項。
$ oc get node node1.lab.example.com –show-labels
注意，一個節點可能有一些OpenShift分配的默認標籤，包含kubernetes.io後綴鍵值的標籤，此類標籤不應由集群管理員人為更改，因為它們由調度程序在內部使用。
集群管理員還可以使用-L選項來確定單個標籤的值。
示例：

  1 $ oc get node node1.lab.example.com -L region
  2 $ oc get node node1.lab.example.com -L region -L zone	#支持oc get跟多個-L選項

 

3.4 UNSCHEDULABLE節點

有時候，集群管理員需要關閉節點進行維護，如節點可能需要硬件升級或內核安全更新。要在對OpenShift集群用戶影響最小的情況下關閉節點，管理員應該遵循兩個步驟。
將節點標記為不可調度，從而防止調度程序向節點分配新的pod。

  1 $ oc adm manage-node --schedulable=false node2.lab.example.com

Drain節點，這將銷毀在pod中運行的所有pod，並假設這些pod將通過DC在其他可用節點中會重新創建。

  1 $ oc adm drain node2.lab.example.com

維護操作完成后，使用oc adm management -node命令將節點標記為可調度的。

  1 $ oc adm manage-node --schedulable=true node2.lab.example.com

3.5 控制pod位置

有些應用程序可能需要在一組指定的node上運行。例如，某些節點為某些類型的工作負載提供硬件加速，或者集群管理員不希望將生產應用程序與開發應用程序混合使用。此類需求，都可以使用節點標籤和節點選擇器來實現。
node selector是pod定義的一部分，但建議更改dc，而不是pod級別的定義。要添加節點選擇器，可使用oc edit命令或oc patch命令更改pod定義。
示例：配置myapp的dc，使其pods只在擁有env=qa標籤的節點上運行。

  1 $ oc patch dc myapp --patch '{"spec":{"template":{"nodeSelector":{"env":"qa"}}}}'

此更改將觸發一個新的部署，並根據新的節點選擇器調度新的pod。
如果集群管理員不希望讓開發人員控制他們pod的節點選擇器，那麼應該在項目資源中配置一個默認的節點選擇器。

3.5 管理默認項目

生產環境一個常見實踐是指定一組節點來運行OCP的系統基礎Pod，比如route和內部倉庫。這些pod在默認項目中定義。
通常可通過以下兩個步驟實現：

1. 使用region=infra標籤標記專用節點；
2. 為缺省名稱空間配置缺省節點選擇器。

要配置項目的默認節點選擇器，可使用openshift.io/node-selector鍵值向名稱空間資源添加註釋。可以使用oc edit或oc annotate命令。

  1 $ oc annotate --overwrite namespace default \
  2 openshift.io/node-selector='region=infra'

 
OCP 3.9 quick installer和advanced installer的Ansible playbook都支持Ansible變量，這些變量控制安裝過程中分配給節點的標籤，也控制分配給每個基礎設施pod的節點選擇器。
安裝OCP子系統(如metrics子系統)的劇本還支持這些子系統節點選擇器的變量。

四 控制Pod調度

4.1 前置準備

準備完整的OpenShift集群，參考《003.OpenShift網絡》2.1。

4.2 本練習準備

  1 [student@workstation ~]$ lab schedule-control setup
  2 [student@workstation ~]$ oc login -u admin -p redhat https://master.lab.example.com

 

4.3 查看region

  1 [student@workstation ~]$ oc get nodes -L region
  2 NAME                     STATUS    ROLES     AGE       VERSION             REGION
  3 master.lab.example.com   Ready     master    2d        v1.9.1+a0ce1bc657
  4 node1.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   infra
  5 node2.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   infra

 

4.4 創建project

  1 [student@workstation ~]$ oc new-project schedule-control

4.5 創建應用

  1 [student@workstation ~]$ oc new-app --name=hello \
  2 --docker-image=registry.lab.example.com/openshift/hello-openshift

 

4.6 擴展應用

  1 [student@workstation ~]$ oc scale dc hello --replicas=5
  2 deploymentconfig "hello" scaled
  3 [student@workstation ~]$ oc get pod -o wide
  4 NAME            READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
  5 hello-1-c5z2n   1/1       Running   0          7s        10.128.0.21   node1.lab.example.com
  6 hello-1-hhvp7   1/1       Running   0          34s       10.129.0.38   node2.lab.example.com
  7 hello-1-jqrkb   1/1       Running   0          7s        10.128.0.20   node1.lab.example.com
  8 hello-1-tgmbr   1/1       Running   0          7s        10.129.0.39   node2.lab.example.com
  9 hello-1-z2bn7   1/1       Running   0          7s        10.128.0.22   node1.lab.example.com

 

4.7 修改節點label

  1 [student@workstation ~]$ oc label node node2.lab.example.com region=apps --overwrite=true
  2 [student@workstation ~]$ oc get nodes -L region		#確認修改
  3 NAME                     STATUS    ROLES     AGE       VERSION             REGION
  4 master.lab.example.com   Ready     master    2d        v1.9.1+a0ce1bc657
  5 node1.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   infra
  6 node2.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   apps

 

4.8 導出dc

  1 [student@workstation ~]$ oc get dc hello -o yaml > dc.yaml

4.9 修改node2調度策略

添加dc.yaml中的調度策略，使pod調度至apps標籤的node。

  1 [student@workstation ~]$ vi dc.yaml
  2 ……
  3   template:
  4 ……
  5     spec:
  6       nodeSelector:		#添加節點選擇器
  7         region: apps
  8 ……

 

4.10 應用更新

  1 [student@workstation ~]$ oc apply -f dc.yaml

4.11 確認驗證

  1 [student@workstation ~]$ oc get pod -o wide
  2 NAME            READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
  3 hello-2-4c2gv   1/1       Running   0          40s       10.129.0.42   node2.lab.example.com
  4 hello-2-6966b   1/1       Running   0          38s       10.129.0.43   node2.lab.example.com
  5 hello-2-dcqbr   1/1       Running   0          36s       10.129.0.44   node2.lab.example.com
  6 hello-2-dlf8k   1/1       Running   0          36s       10.129.0.45   node2.lab.example.com
  7 hello-2-rnk4w   1/1       Running   0          40s       10.129.0.41   node2.lab.example.com

 
#驗證是否觸發了新的部署，並等待所有新的應用pod都準備好並運行。所有5個pod都應該調度至node2。

4.12 修改node1調度策略

  1 [student@workstation ~]$ oc label node node1.lab.example.com region=apps --overwrite=true
  2 [student@workstation ~]$ oc get node -L region
  3 NAME                     STATUS    ROLES     AGE       VERSION             REGION
  4 master.lab.example.com   Ready     master    2d        v1.9.1+a0ce1bc657
  5 node1.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   apps
  6 node2.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   apps

 

4.13 終止node2

  1 [student@workstation ~]$ oc adm manage-node --schedulable=false node2.lab.example.com
  2 NAME                    STATUS                     ROLES     AGE       VERSION
  3 node2.lab.example.com   Ready,SchedulingDisabled   compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657

 

4.14 刪除pod

刪除node2的pod，並使用node1創建的pod替換。

  1 [student@workstation ~]$ oc adm drain node2.lab.example.com --delete-local-data

4.15 查看pod

  1 [student@workstation ~]$ oc get pods -o wide
  2 NAME            READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
  3 hello-2-bjsj4   1/1       Running   0          51s       10.128.0.25   node1.lab.example.com
  4 hello-2-kmmmn   1/1       Running   0          50s       10.128.0.23   node1.lab.example.com
  5 hello-2-n6wvj   1/1       Running   0          51s       10.128.0.24   node1.lab.example.com
  6 hello-2-plr65   1/1       Running   0          50s       10.128.0.26   node1.lab.example.com
  7 hello-2-xsz68   1/1       Running   0          51s       10.128.0.27   node1.lab.example.com

 

五 管理IS、image、Templates

5.1 image介紹

在OpenShift中，image是一個可部署的runtime模板，它包含運行單個容器的所有需求，還包括imag功能的元數據。image可以通過多種方式管理，如tag、import、pull和update。
image可以跨多個主機部署在多個容器中。開發人員可以使用Docker構建image，也可以使用OpenShift構建工具。
OpenShift實現了靈活的image管理機制。一個image名稱實際上可以引用同一image的許多不同版本。唯一的image由它的sha256哈希引用，Docker不使用版本號。相反，它使用tag來管理image，例如v1、v2或默認的latest tag。

5.2 IS

IS包括由tags標識的任意數量的容器images。它是相關image的統一虛擬視圖，類似於Docker image倉庫。開發人員有許多與image和IS交互的方法。例如，當添加或修改新image時，build和deployment可以接收通知，並通過運行新build或新deployment做出相應的動作。

5.3 標記image

OCP提供了oc tag命令，它類似於docker tag命令，但是，它是對IS而不是image進行操作。
可以向image添加tag，以便更容易地確定它們包含什麼。tag是指定image版本的標識符。
示例：將Apache web服務器2.4版本的映像，可將該image執行以下標記。
apache: 2.4
如果倉庫包含Apache web服務器的最新版本，他們可以使用latest標籤來表示這是倉庫中可用的最新image。
apache:latest
oc tag命令用於標籤image:
[user@demo ~]$ oc tag source destination
source：現有tag或圖像流中的圖像。
destination：標籤在一個或多個IS中的最新image。
示例：將ruby image的現有latest標記修改為當前版本v2.0標識，
[user@demo ~]$ oc tag ruby:latest ruby:2.0

5.4 刪除tag

若要從image中刪除標記，可使用-d參數。
[user@demo ~]$ oc tag -d ruby:latest
可以使用不同類型的標籤，默認行為使用permanent tag，即源文件發生更改，該tag也會及時指向image，與目標tag無關。
tracking tag指示在導入image期間導入目標tag的元數據。要確保目標tag在源tag更改時得到更新，需使用–alias=true標識。
[user@demo ~]$ oc tag –alias=true source destination
要重新導入tag，可使用–scheduled=true標識。
[user@demo ~]$ oc tag –scheduled=true source destination
要配置Docker始終從內部倉庫中獲取image，可使用–reference-policy=local標誌。默認情況下，image指向本地倉庫。從而實現在之後調用image的時候可以快速pull。
[user@demo ~]$ oc tag –reference-policy=local source destination

5.5 建議的tag形式

在管理tag時，開發人員應該考慮映像的生命周期，參考下錶開發人員用來管理映像的可能的標記命名約定。

描述	示例
Revision	myimage:v2.0.1
Architecture	myimage:v2.0-x86_64
Base Image	myimage:v1.2-rhel7
Latest Image	myimage:latest
Latest Stable	Image myimage:stable

5.6 Templates介紹

模板描述一組對象，其中包含處理後生成對象列表的參數。可以處理模板來創建開發人員有權在項目中創建的任何內容，例如service、build、configuration和dc。
模板還可以定義一組標籤，應用於它定義的每個對象。開發人員可以使用命令行界面或web控制台從模板創建對象列表。

5.7 Templates管理

開發人員可以用JSON或YAML格式編寫模板，並使用命令行界面或web控制台導入它們。模板被保存到項目中，以供對該特定項目具有適當訪問權限的任何用戶重複使用。
示例：導入模板。
[user@demo ~]$ oc create -f filename
還可以在導入模板時分配標籤，這意味着模板定義的所有對象都將被標記。
[user@demo ~]$ oc create -f filename -l name=mylabel

5.8 使用模板

OCP提供了許多默認的instant app和QuickStart模板，允許開發人員為不同的語言快速創建新的應用程序。為Rails (Ruby)、Django (Python)、Node.js、CakePHP (PHP)和Dancer (Perl)提供了模板。
要列出集群中的可用模板，請運行oc get templates命令。參數-n指定要使用的項目。
[user@demo ~]$ oc get templates -n openshift
開發人員還可以使用web控制台瀏覽模板，當您選擇模板時，可以調整可用的參數來自定義模板定義的資源。

六 管理IS

6.1 前置準備

準備完整的OpenShift集群，參考《003.OpenShift網絡》2.1。

6.2 本練習準備

  1 [student@workstation ~]$ lab schedule-is setup

6.3 創建項目

  1 [student@workstation ~]$ oc login -u developer -p redhat \
  2 https://master.lab.example.com
  3 [student@workstation ~]$ oc new-project schedule-is

 

6.4 創建應用

  1 [student@workstation ~]$ oc new-app --name=phpmyadmin \
  2 --docker-image=registry.lab.example.com/phpmyadmin/phpmyadmin:4.7

 

6.5 創建服務賬戶

  1 [student@workstation ~]$ oc login -u admin -p redhat
  2 [student@workstation ~]$ oc project schedule-is
  3 [student@workstation ~]$ oc create serviceaccount phpmyadmin-account

 

6.6 授權特權運行

  1 [student@workstation ~]$ oc adm policy add-scc-to-user anyuid \
  2 -z phpmyadmin-account

 

6.7 更新pod

  1 [student@workstation ~]$ oc login -u developer
  2 [student@workstation ~]$ oc patch dc/phpmyadmin --patch \
  3 '{"spec":{"template":{"spec":{"serviceAccountName": "phpmyadmin-account"}}}}'

 
更新負責管理phpmyadmin部署的dc資源，以便使用新創建的服務帳戶。可以使用oc patch或oc edit命令。此命令可以從/home/student/DO280/labs/secure-review文件夾中的patch-dc.sh腳本中複製。

  1 [student@workstation ~]$ oc get pods		#確認驗證
  2 NAME                 READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  3 phpmyadmin-2-vh29z   1/1       Running   0          3m

 
提示：name后的2表示這個pod是第二次部署，即進行過迭代。

6.8 更新內部倉庫image

  1 [student@workstation ~]$ cd /home/student/DO280/labs/schedule-is/
  2 [student@workstation schedule-is]$ ls
  3 phpmyadmin-latest.tar  trust_internal_registry.sh
  4 [student@workstation schedule-is]$ docker load -i phpmyadmin-latest.tar
  5 #使用docker load命令加載新的image。
  6 [student@workstation schedule-is]$ docker images
  7 REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
  8 <none>              <none>              93d0d7db5ce2        13 months ago       166 MB

 

6.9 tag鏡像

  1 [student@workstation schedule-is]$ docker tag 93d0d7db5ce2 \
  2 docker-registry-default.apps.lab.example.com/schedule-is/phpmyadmin:4.7
  3 #打完標記進行推送。

 

6.10 登錄docker倉庫

結論：docker倉庫會提示因為是自簽名證書，因此判定為不安全的方式。

6.11 修改信任

本環境使用/home/student/DO280/labs/secure-review文件夾中的trust_internal_registry.sh腳本，配置docker倉庫信任OpenShift內部倉庫。

  1 [student@workstation schedule-is]$ ./trust_internal_registry.sh

6.12 推送image

  1 [student@workstation schedule-is]$ docker push \
  2 docker-registry-default.apps.lab.example.com/schedule-is/phpmyadmin:4.7

 

6.13 確認更新

驗證當源image更新后，是否能自動觸發OpenShift進行pod更新。

  1 [student@workstation schedule-is]$ oc get pods
  2 NAME                 READY     STATUS    RESTARTS   AGE
  3 phpmyadmin-3-hnfjk   1/1       Running   0          23s

 

七 管理應用部署實驗

7.1 前置準備

準備完整的OpenShift集群，參考《003.OpenShift網絡》2.1。

7.2 本練習準備

  1 [student@workstation ~]$ lab manage-review setup

7.3 確認region

  1 [student@workstation ~]$ oc login -uadmin -predhat https://master.lab.example.com
  2 [student@workstation ~]$ oc get nodes -L region
  3 NAME                     STATUS    ROLES     AGE       VERSION             REGION
  4 master.lab.example.com   Ready     master    2d        v1.9.1+a0ce1bc657
  5 node1.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   infra
  6 node2.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   infra

 

7.4 修改region

  1 [student@workstation ~]$ oc label node node1.lab.example.com region=services --overwrite=true
  2 [student@workstation ~]$ oc label node node2.lab.example.com region=applications --overwrite=true
  3 [student@workstation ~]$ oc get nodes -L region
  4 NAME                     STATUS    ROLES     AGE       VERSION             REGION
  5 master.lab.example.com   Ready     master    2d        v1.9.1+a0ce1bc657
  6 node1.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   services
  7 node2.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   applications

 

7.5 創建項目

  1 [student@workstation ~]$ oc new-project manage-review

7.6 創建應用

  1 [student@workstation ~]$ oc new-app -i php:7.0 \
  2 http://registry.lab.example.com/version

 

7.7 擴展應用

  1 [student@workstation ~]$ oc scale dc version --replicas=3
  2 [student@workstation ~]$ oc get pods -o wide		#確認驗證
  3 NAME              READY     STATUS      RESTARTS   AGE       IP            NODE
  4 version-1-9626w   1/1       Running     0          40s       10.129.0.55   node2.lab.example.com
  5 version-1-build   0/1       Completed   0          1m        10.129.0.52   node2.lab.example.com
  6 version-1-f6vj2   1/1       Running     0          40s       10.129.0.56   node2.lab.example.com
  7 version-1-mrhk4   1/1       Running     0          45s       10.129.0.54   node2.lab.example.com

 
結論：應用程序pod並沒有均分在兩個集群node節點之間，因為每個節點屬於不同的region，並且默認的OpenShift調度器配置打開了區域粘性。

7.8 調度pod

  1 [student@workstation ~]$ oc export dc version -o yaml > version-dc.yml	#導出yaml
  2 spac
  3 ……
  4   template:
  5     metadata:
  6 ……
  7     spec:
  8       nodeSelector:		#添加節點選擇器
  9         region: applications
 10 ……

 

7.9 迭代部署

  1 [student@workstation ~]$ oc replace -f version-dc.yml	#迭代

7.10 確認驗證

  1 [student@workstation ~]$ oc get pod -o wide
  2 NAME              READY     STATUS      RESTARTS   AGE       IP            NODE
  3 version-1-build   0/1       Completed   0          15m       10.129.0.52   node2.lab.example.com
  4 version-2-2bmqq   1/1       Running     0          58s       10.129.0.60   node2.lab.example.com
  5 version-2-nz58r   1/1       Running     0          1m        10.129.0.59   node2.lab.example.com
  6 version-2-rlj2h   1/1       Running     0          1m        10.129.0.58   node2.lab.example.com

 
驗證是否啟動了新的部署，並且在node2節點上運行了一組新的版本莢。等待所有三個新的應用程序莢都準備好並運行

7.11 修改region

  1 [student@workstation ~]$ oc label node node1.lab.example.com region=applications --overwrite=true
  2 [student@workstation ~]$ oc get nodes -L region		#確認驗證
  3 NAME                     STATUS    ROLES     AGE       VERSION             REGION
  4 master.lab.example.com   Ready     master    2d        v1.9.1+a0ce1bc657
  5 node1.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   applications
  6 node2.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   applications

 

7.12 終止node2

  1 [student@workstation ~]$ oc adm manage-node --schedulable=false node2.lab.example.com
  2 NAME                    STATUS                     ROLES     AGE       VERSION
  3 node2.lab.example.com   Ready,SchedulingDisabled   compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657

 

7.13 刪除pod

刪除node2的pod，並使用node1創建的pod替換。

  1 [student@workstation ~]$ oc adm drain node2.lab.example.com --delete-local-data

7.14 查看pod

  1 [student@workstation ~]$ oc get pods -o wide
  2 NAME              READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
  3 version-2-d9fhp   1/1       Running   0          3m        10.128.0.34   node1.lab.example.com
  4 version-2-jp5gr   1/1       Running   0          3m        10.128.0.35   node1.lab.example.com
  5 version-2-z5lv5   1/1       Running   0          3m        10.128.0.33   node1.lab.example.com

 

7.15 暴露服務

  1 [student@workstation ~]$ oc expose service version --hostname=version.apps.lab.example.com
  2 [student@workstation ~]$ curl http://version.apps.lab.example.com	#確認測試
  3 <html>
  4  <head>
  5   <title>PHP Test</title>
  6  </head>
  7  <body>
  8  <p>Version v1</p>
  9  </body>
 10 </html>

 

7.16 確認驗證

  1 [student@workstation ~]$ lab manage-review grade	#環境腳本判斷

7.17 還原環境

  1 [student@workstation ~]$ oc adm manage-node --schedulable=true node2.lab.example.com
  2 [student@workstation ~]$ oc label node node1.lab.example.com region=infra --overwrite=true
  3 [student@workstation ~]$ oc label node node2.lab.example.com region=infra --overwrite=true
  4 [student@workstation ~]$ oc get node -L region
  5 NAME                     STATUS    ROLES     AGE       VERSION             REGION
  6 master.lab.example.com   Ready     master    2d        v1.9.1+a0ce1bc657
  7 node1.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   infra
  8 node2.lab.example.com    Ready     compute   2d        v1.9.1+a0ce1bc657   infra
  9 [student@workstation ~]$ oc delete project manage-review

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